JP3546773B2 - アンテナ・アレイの校正方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナアレイ及びこのアンテナアレイに関連した電子回路の校正（キャリブレーション）に関する。尚、本発明は、移動体通信、特に、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ： 符号分割多重多元接続）システムに応用して好適であるが、これらの応用例に限定されないことは勿論である。
【０００２】
【従来の技術】
複数のアレイエレメントを個々に制御可能なアンテナアレイは、単一アンテナに比べて種々の利点があることは良く知られている。例えば、移動体通信では複数の信号を特定の移動体に向けて送信して利得を向上させることができる。個々の受信機及び送信機に接続した複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイを使用した市販のシステムは公知である。
【０００３】
このようなアンテナアレイの当業者に公知の問題点は、製造上の許容誤差、ケーブル長の相違、送信機及び受信機の能動電子部品の特性上の相違等のために、個々のエレメント間で位相シフト或いは利得に“ばらつき”が生ずるということである。即ち、単一の同一信号を全送信機に供給したとしても、対応するアンテナから放出される信号は、夫々、振幅及び／或いは位相で相違が生じることがある。同様に、複数の同一信号をアレイを構成する全てのアンテナで受信したとしても、受信機の信号出力は、振幅及び／或いは位相において同一にならないという問題があった。
【０００４】
上述の問題を解決するために、例えば、一連の複素乗算係数を有し、アンテナアレイ及びこれに関連する電子素子の特性を決定する校正ベクトルを記憶することが知れられている。しかし、このような特性の決定のためには、複雑な校正装置を必要することが多く、基本的な校正は、アレイの設置或いは製造時に一度だけ行われるのが通常である。更に、クラス校正ベクトル（ｃｌａｓｓ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒ）は往々にして特殊のタイプの装置にしか適用されない。
【０００５】
このため、従来、通常の信号の代わりに校正信号を通過させてフェーズドアレイの校正を行う提案が幾つかなされ、例えば、ＷＯ−９５／３４１０３にその例が開示されている。しかし、これらの従来例は、稼働中の通信システムにおいて通信を中断しないで校正を行う場合には適していないという問題がある。
【０００６】
更に、離れた場所に設けた校正装置を用いてアンテナアレイの校正を行うことが提案されている。例えば、米国特許５，５４６，０９０号には、アンテナアレイの校正に使用するトランスポンダーが開示され、このトランスポンダーは、アンテナアレイから送信された信号を受信して受信信号をアンテナアレイに戻しているので、校正機器はアレイに直接接続しており、トランスポンダー自体は比較的構成が簡単であり且つ移動可能である。しかしながら、トランスポンダーが構成の簡単な装置であったとしても、校正の際に離れた場所に設けたアンテナを使用することは、校正操作を複雑なものとし且つ定期的な校正を困難とするという問題がある。
【０００７】
更に又、ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−７１３２６１は衛星通信用のアンテナアレイの校正装置を開示し、“小さい”（低電力で且つ限定された帯域幅の）プローブ信号を、他の複数の信号と許容できない干渉を生じないように送信している。低電力のプローブ信号を使用することにより、測定を面倒にし（専用の遠隔校正ステーションが必要との記述がある）、測定に長時間を要するという問題がある。
【０００８】
更に又、英国特許出願公報ＧＢ−Ａ−２３１３５２３号は、特にＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）システムにおいて、低電力の広帯域信号をエラー訂正回路に注入することにより、エラー訂正及び校正用回路の校正を行うシステムを開示している。上記のエラー訂正回路は、方向性カプラーを介して設けられているので、メインの送信機／受信機回路から分離している。この英国特許出願に開示された技術は、組み込んだ（ビルトインされた）校正回路を校正することのみに関するものであり、上り或いは下り回線の交信中の信号を処理する受信機或いは送信機の回路の基本的な校正の問題を取り扱ったものではないことに留意されたい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、特にＣＤＭＡシステム、及び、このシステムで使用されるより高い高周波数に関し、実際の送受信に使用する送信機及び／或いは受信機の“交信中（稼働中）”の校正を行う手段（技術）の実現が望ましいことが理解できよう。尚、この技術によって、より頻繁に且つ信頼できる校正が可能となる。
【００１０】
従って、本発明の目的は、アンテナアレイの装置稼働中の校正、即ち、アンテナアレイの使用中に実行される校正に適した方法及び装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、アンテナアレイを設けた装置と別個に設けた校正装置或いはトランスポンダーを必要としない校正方法及び装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の校正方法によれば、アンテナアレイ素子に接続し、該アンテナアレイ素子と複数の通信トラフィック信号を“やり取りする”送信機或いは受信機の構成部の少なくとも一部を校正する方法であって、上記複数の通信トラフィック信号は、相互に実質上直交するように、一定の符号化手順或いは体系（ｓｃｈｅｍｅ）にしたがって符号化され、上記方法は、
校正信号を上記送信機或いは受信機の構成部に供給し、上記校正信号は上記一定の符号化手順にしたがって上記通信トラフィック信号と実質上直交するように符号化されており（即ち、上記一定の符号化手順にしたがって上記通信トラフィック信号と実質上直交するように符号化された校正信号を上記送信機或いは受信機の構成部に供給し）、
上記供給された校正信号を取り出し、
上記取り出した信号に基づいて上記送信機或いは受信機の構成部を校正する、方法である。
【００１３】
このように、アンテナアレイの通常の動作は校正によって実質上影響を受けないので、通信トラフィック信号の送受信は校正動作中であっても実質上中断されることなく続行可能である。即ち、上述の本発明に係る方法によれば、アンテナアレイの使用を中断することなく、稼働中の送信機或いは受信機を定期的或いは連続的に近い状態で校正できるという利点を有する。更に、上述の本発明に係る方法によれば、通信トラフィックと略同様に、校正信号を校正すべき回路によって処理できるので、校正信号は通信トラフィック信号と略同一の位相劣化及び振幅劣化を受けることになる。このため、校正をより正確に行うことが可能となる。
【００１４】
上述の従来例では、校正信号は通常の通信信号とは性質が異なっているので（例えば、校正信号は通常の通信信号より低電力であり、帯域幅が狭く、周波数が異なる）、校正信号は、特に受信機及び送信機中の非線形素子によって異なった位相或いは振幅劣化を受け、結果として不正確な校正となることが理解できる。
【００１５】
尚、複数の信号が相互に実質上直交するとは、これらの信号は相互に実質上干渉することはないという意味である。
【００１６】
本発明に係る第１の校正装置は、アンテナアレイ素子に接続し、該アンテナアレイ素子と複数の通信トラフィック信号を“やり取り”するように設けられた通信装置の送信機或いは受信機の構成部の少なくとも一部を校正する装置であって、上記複数の通信トラフィック信号は、相互に実質上直交するように一定の符号化手順にしたがって符号化され、上記装置は、
校正信号を上記送信機或いは受信機の構成部に供給する手段を有し、上記校正信号は上記一定の符号化手順にしたがって上記通信トラフィック信号と実質上直交するように符号化されており、上記装置は更に、
上記供給された上記校正信号を取り出す手段と、
取り出された上記信号に基づいて、上記送信機或いは受信機の構成部に使用するために少なくとも１つの校正パラメータを決定する手段とを有する。
【００１７】
一方、本発明に係る第２の校正装置は、複数の素子を有するアンテナアレイに接続した通信装置であって、該装置は、
複数の送信機及び受信機を有し、夫々の送信機及び受信機はアンテナアレイの夫々の素子に接続し且つ通信トラフィック信号をアンテナアレイ素子と“やり取り”するように設けられ、上記複数の通信トラフィック信号は、相互に実質上直交するように一定の符号化手順にしたがって符号化され、上記装置は更に、
校正信号を上記送信機或いは受信機の構成部に供給する手段を有し、上記校正信号は上記一定の符号化手順にしたがって上記通信トラフィック信号と実質上直交するように符号化されており、上記装置は更に、
上記供給された校正信号を取り出す手段と、
取り出された上記校正信号に基づいて、上記送信機或いは受信機の構成部に用いられる少なくとも１つの校正パラメータを決定する手段とを有する。
【００１８】
上記の校正信号は局所的に供給（注入）され且つ取り出される（抽出される）のが好ましい。局所的に信号を供給し及び取出すとは、分離して設けた「装置或いはトランスポンダー」が使用される構成を使用しないことを意味し、校正装置は、校正しようとする装置と一体化するのが好ましい。
【００１９】
アンテナアレイは、複数の（物理的或いは論理的）に決められたチャネルを介して通信を行うように設けらるのが好ましく、校正信号は、通信トラフィックに使用されない１或いは２以上のチャネルに供給されるのが好適である。
【００２０】
更に好ましくは、アンテナアレイはＣＤＭＡ通信システムに使用され、校正信号は、通信トラフィックに割り当てられた符号（コード）とは異なる１或いは２以上の拡散コードで符号化される。
【００２１】
ＣＤＭＡシステムの場合、校正信号は、少なくとも送信機側での校正においては、通信トラフィックに使用する複数の直交可変拡散ファクタ（ＯＶＳＦ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）コードとは異なる１つのＯＶＳＦショートコードを用いて注入されるのが好適である。このようにすることにより、校正用として複数のＯＶＳＦコードを使用する必要がなく、更に、使用者のトラフィックとの干渉を避けることができる。ダウンリンク（下り回線）側では使用可能なＯＶＳＦコードは非常に限られている。アップリンク（上り回線）では移動体を識別するために複数のスクランブルコードを使用するので、ダウンリンクに比べて制約は少ないが、１個のＯＶＳＦコードと１個のスクランブルコードとの組み合わせを受信機側の校正に使用するのが好適である。
【００２２】
校正には、通信トラフィックに使用される符号化手順と同一の符号化手順を使用するので、校正用のハードウエアは通信信号の復号に要求される符号化手順に類似しており、このため、設計及び試験を簡略化できる。
【００２３】
本発明は、アンテナアレイの受信機側或いは送信機側の一方又は双方に独立して適用可能である。
【００２４】
送信機側（の構成部）を校正する場合には、少なくとも完全な１積分期間にわたって夫々の送信機回路に対するＯＶＳＦ及びデータ系列の組み合わせが相互に直交するように、ショートコードをアンテナアレイ素子間で変化するデータ系列で更に変調して選択するのが好ましい。このようにして、送信機側の回路からの信号は、個別のＯＶＳＦショートコードを必要としないで、１個のコンバータを用いて組み合わされてダウンコンバートされる。
【００２５】
送信機側では、好ましくは個々に識別可能な信号を複数の送信機回路の夫々に供給する。ここで、複数の送信機の夫々は対応するアレイ素子に、好ましくは実質上同時に接続する。従って、１個の受信機を用いて複数の信号を組み合わせて抽出できる。これによって、複数のコンバータを用意する必要をなくして複数の素子の同時校正が可能となる。
【００２６】
送信機回路の校正の場合、校正信号は、デジタル・アナログ変換前にデジタル領域（デジタル回路部分）に注入するのが好ましい。更に又、送信機側回路の校正の場合、校正は、対応するアンテナ素子に信号を供給する伝送ラインに接続した無線周波結合器を介してサンプリングされるのが好ましい。
【００２７】
受信機側回路の校正を行う場合、校正信号は、対応するアンテナ素子から信号を受ける伝送ラインに接続した高周波結合器を介して注入されるのが好ましい。更に、受信機側の回路を校正する場合、校正信号は、受信信号のアナログ・デジタル変換後にデジタル領域で抽出されるのが好ましい。
【００２８】
上述のデジタル領域での校正信号の注入或いは抽出により信号処理を容易にできる。
【００２９】
上述した無線周波数信号の注入及び抽出により、アンテナアレイで送受信する信号と干渉する可能性があり或いは設置が面倒な分離アンテナを設ける必要がなくなる。上述の結合器は、複数のアンテナ素子と結合器間の可変ファクタを最小限とするために、夫々のアンテナ素子に物理的に近接して、例えば、長いケーブルのアンテナ側に設けるのが好ましい。或いは、別個のアンテナを設けて複数の無線周波数信号を複数のアンテナ素子に接続してもよい。
【００３０】
校正信号を注入して校正量を定期的（例えば、１時間毎、毎分毎、１０分毎、毎秒毎）又は実質上連続的に求める。校正を毎秒少なくとも約１０回、約５０Ｈｚ、或いは約１００Ｈｚで行うとすると、夫々の送信機或いは受信機内の局部発信器信号の位相ドリフトが追跡可能である。
【００３１】
通信トラフィック信号は、通常、１秒以下（通常１０ｍｓ或いは２０ｍｓ）のフレーム単位に送信される。校正信号は所定数のフレーム毎、例えば、約１００フレーム毎、約１０フレーム毎、各フレーム毎、或いは１つおきのフレーム毎等に注入される。この定期的な校正信号注入は通常の動作期間中に行われ、テスト或いは保守期間中又は混雑する通信トラフィック期間中などの例外的な状況では中止される。複数のフレームはスーパーフレーム（例えば７２０ｍｓ）毎にグループ分けされ、校正は略このスーパーフレーム毎に行うのが好都合である。
【００３２】
このような定期的な校正を行うことにより、例えば装置内部の温度変化を原因とする校正の小ドリフトを信頼性良く追跡することができると共に、誤りを迅速に発見することが可能となる。本発明は、校正を頻繁に行うことが不可能な従来例とは異なり、殆ど通信信号劣化がないという利点の他に、校正に関連した帯域幅のオバーヘッドを極めて小さくできるという利点を有する。更に、本発明を応用した装置は、全体として校正の許容範囲を狭くすることができ、これによって通信可能範囲を拡大し且つユーザ密度を高めることが可能となるという間接的（副次的）な利点も有する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
【００３４】
図２を参照すると、移動体通信の基地局は、信号処理回路１０を有し、この信号処理回路１０は、複数の電送ライン２１を介して送信機アンテナアレイ２０に接続すると共に、複数の電送ライン２３を介して受信機アンテナアレイ２２にも接続している。図示の如く、アンテナアレイ２０及び２２は物理的に分離しているが、このような場合、アンテナアレイ２０及び２２は通常お互いに近接して設けられる（但し、この配置は必ずしも絶対的なものではない）。他の方法として、１個のアレイを、適切なディプレクサ回路を用い、送信及び受信の双方に使用されるとすることも可能である。アンテナアレイ２０及び２２は、複数の移動体端末（音声及び／或いはデータ移動端末）３０ａ、３０ｂ等と無線通信を行う。基地局の信号処理回路１０は、例えば光ファイバー、導電体、或いはマイクロウエーブ回線を介し、電話通信網１１に接続している。
【００３５】
基地局の信号処理回路１０はベースバンド・デジタル信号処理部１２を備え、この信号処理部１２は、通信網１１から受けた移動体への送信信号を処理すると共に、移動体からの受信信号を処理して通信網１１に送出する。デジタル信号処理部１２は、ビーム形成ネットワークを有してコード（符号）発生を行うのが通常である。デジタル信号処理部１２の出力は、デジタル・アナログ変換器１４を介してアップ・コンバータ１６に入力される。このアップ・コンバータ１６はベースバンド信号（数ＭＨｚ（例えば４．０９６ＭＨｚ）のチップ・レート）を送信に適した電力及び周波数（例えば１−２ＧＨｚのレンジでは数ワット或いは数十ワットであり、これらの数値（パラメータ）は割り当てられた通信帯域に依存する）。アンテナアレイ２２で受信された信号は、低雑音の増幅器で増幅されると共に、ダウン・コンバータ１８により周波数を下げられて復調された後、アナログ・デジタル変換器１９に供給され、ベースバンド・デジタル信号処理部１２で信号処理される。
【００３６】
上述した“アップ・コンバータ”なる用語は、ＱＰＳＫ等の変調器及び電力増幅器を有するアナログ送信機の一連の回路（ｃｈａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を意味するのに使用する。同様に、“ダウン・コンバータ”なる用語は、低雑音増幅器及び復調器を有するアナログ受信機の一連の回路を意味するのに使用する。
【００３７】
基地局の信号処理回路１０は、通常、予めプログラムされた訂正ファクターを供給することによって位相歪及び振幅歪を訂正する装置（図示せず）を有する。この装置は、例えば、複数（個別）の位相シフタから構成されるネットワークとして設けもよく、或いは、一部又は全部をベースバンド・デジタル信号処理部１２又はアップ・コンバータ１６及びダウン・コンバータ１８と一体化して設けてもよい。
【００３８】
アンテナアレイの形状は任意であり、例えば、任意の数（通常２〜１０）の素子を有する線形或いは円形の形状であってもよく、１次元或いは２次元方向に伸びるようにしてもよい。
【００３９】
図２を参照して上述したように、図２に示す装置は公知の装置であり、例えば、ＷＯ９５／３４１０３或いはＧＢ−Ａ−２３１３５２３に開示された装置の何れかに基づいて構成することができる。
【００４０】
本発明は、ＥＴＳＩ ＵＴＲＡ （ＵＭＴＳ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）基準、ＡＲＩＢにより標準化された日本のＷ−ＣＤＭＡシステム、或いは、これらから派生した基準或いはシステムに準拠した構成とするのが好ましい。 しかし、本発明は、当業者に公知の類似基準に基づいたシステムにも応用可能であることは勿論である。
【００４１】
図１を参照し、本実施の形態に係る“移動体通信システムの基準局の校正”に使用される改良部及び／又は追加部を説明する。上述したように、上記の改良部は、送信機側回路、受信機側回路、或いは両方の校正に独立して応用される。
【００４２】
最初に、受信機側回路について述べる。上述したように、ダウン・コンバータ１８は伝送ライン２３を介して受信アンテナアレイ２２から信号を受ける。ダウン・コンバータ１８の出力は、従来と同様に、受信した通信トラフィック信号を処理する回路に供給される。本実施の形態では、１個の校正信号（その発生については後述する）は、夫々の伝送ライン２３に設けた結合器１００により無線周波数に注入される。本実施の形態では、１つの校正信号（その発生については後述する）が複数の伝送ライン２３の夫々に無線周波数領域で注入される。結合器１００は、アンテナアレイ２２に理想的には近接して設けられる。ダウン・コンバータ１８の出力は、通信信号処理装置に加えられる他に、本実施の形態に従ってダウン・コンバータを校正するために使用される校正信号処理部１０６に供給される（詳細は後述する）。
【００４３】
次に、送信機側回路に付いて述べる。上述したように、アップ・コンバータ１６は、デジタル信号処理部１２からベースバンド通信信号（送信すべき信号）を受ける。アップ・コンバータ１６の出力は伝送ライン２１を介して送信アンテナアレイ２０に供給される。上述の通信信号に加えて、１つの校正信号（その発生については後述する）を、最適にはデジタル領域で処理し、夫々のアップ・コンバータ１６に供給される信号に注入する。夫々のアップ・コンバータ１６の出力は、夫々の伝送ライン２１に設けた結合器１１２により無線周波数領域で一部が取出される（サンプルされる）。尚、結合器１１２は理想的にはアンテナアレイ２０に近接して設けられる。
【００４４】
校正装置の全体の動作は校正制御器１０５により制御され。この校正制御器１０５は、後述するように、校正信号の発生、分析及びその他の機能（処理）を制御する。
【００４５】
次に、校正信号の発生について説明する。本実施の形態では、校正信号発生器１０７が単一の校正信号をライン１０８を介して分割器１１０に出力し、この分割器１１０により複数の校正信号が受信機側回路に供給される。分割器１１０は、受信アンテナアレイ２２からの信号をダウン・コンバータ１８に供給する伝送ライン２３に接続した方向性結合器１００の夫々に校正信号を供給する。尚、例えば、アンテナアレイの素子に隣接して設けた複数の外部アンテナを介して校正信号を結合することも可能である。
【００４６】
校正信号は、動作中の移動体端末３０ａ、３０ｂに割り当てられていないアップリンク拡散コードを用いて符号化された“ダミー”データを有する。上記の拡散コードは移動体端末から送信される可能性のある信号と同一のフォーマットを有すことが好適である（しかしながら、他のフォーマットの使用も可能である）。移動体端末から送信される信号は音声信号或いはデータ信号としてフォーマットされている。通常、音声及びデータ信号の予想される歪みは類似しているので、単一タイプの校正信号を使用する必要があるが、パケット・フォーマットの変更に対応するようにしてもよい。本実施の形態のように、同一の校正信号発生器を使用して送信機側回路の校正に使用する複数の校正信号を発生する場合には、受信機側の校正信号を送信機側の校正信号と類似のフォーマットとするのが設計を簡単にするために好ましい。
【００４７】
校正信号は、干渉を防止するために、可能な限り低レベルで注入されるのが好ましい。必要とされるレベルは、積分時間、及び、位相と振幅の正確な測定に必要とされる“積分後の信号対雑音比”によって決定される。通常、校正信号の電力レベルは、アンテナアレイで受信される信号のレベルと略同様とし、例えば、セルの最大負荷（ｆｕｌｌ ｃｅｌｌ ｌｏａｄｉｎｇ）での単一ユーザからの受信信号レベルに等しくするのが好ましい。
【００４８】
次に、送信機側の校正信号について述べる。上述の場合と同一の校正信号発生器１０７は、ライン１０９を介し、夫々の送信機回路に複数の校正信号を発生する。これらの校正信号は、通信トラフィック信号とデジタル的に加算されて複数のアップコンバータ１６に供給される。校正信号は、通信トラフィック信号との干渉を最小にするために、適切な信号対雑音比となるように出来るだけ低レベルで注するのが望ましい。校正信号は、単一のＯＶＳＦショートコードで符号化されたデータとして供給されるが、夫々のアップコンバータ１６に対しては異なったデータ系列となり、したがって、校正信号は１０ｍｓのデータ・フレーム期間にわたって積分されると相互に直交することになる。このデータ系列は、公知の方法で、直交ゴールド符号（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｇｏｌｄ ｃｏｄｅｓ）から選択することができる。この直交ゴールド符号は完全に直交していないので、ウォルシュ符号（Ｗａｌｓｈ ｃｏｄｅｓ）を使用するのが好適である。
【００４９】
発明者は、ＵＴＲＡ ＲＴＴの５．３．２．２．１節に記載されている方法に基づき、ＯＶＳＦ符号ツリー（ｃｏｄｅ ｔｒｅｅ）を延長することにより、直交性を容易に達成する方法を考案したが、この方法は極めて有用である。したがって、ｃ０が２５６長とすれば、２素子用のＯＶＳＦ符号校正信号は次のように生成できる。
ｓ０＝［ｃ０ ｃ０］
ｓ１＝［ｃ０ −ｃ０］
上記のｓ０及びｓ１は夫々５１２チップ長であり、測定期間中に周期的に繰り返す。
【００５０】
４素子では、次のコードが使用可能である。
ｓ０＝［ｃ０ ｃ０ ｃ０ ｃ０］
ｓ１＝［ｃ０ ｃ０ −ｃ０ −ｃ０］
ｓ２＝［ｃ０ −ｃ０ ｃ０ −ｃ０］
ｓ３＝［ｃ０ −ｃ０ −ｃ０ ｃ０］
ｓ０〜ｓ３夫々のチップ長は１０２４であり、測定期間中に周期的に繰り返す。
【００５１】
通信チャネル（トラフィック・チャネル）に生ずる干渉をランダム化するために、短い系列を繰り返す代わりに、より長い系列を使用することも好ましいし、或いは、可能であり、フレーム毎に系列を変更することも可能である。
【００５２】
校正信号の分析について説明する。受信機側回路の校正の場合、校正信号に相当するダウン・コンバータの出力はベースバンド・レベルであり、移動体端末から受ける信号に相当する出力に類似している。装置が理想的に校正されていれば、信号はすべて同位相及び同振幅になるべきである。各校正信号は、送信信号に対して位相及び振幅を決定するために送信信号と相関をとられ、これらの相関結果は、各受信機間の相違を得るために更に相関を取られる。通常、同様な手法は、基地局内の他の部分、及び、デジタル信号処理部１２において、移動体端末３０ａ、３０ｂ等からのパイロット信号の発生源を同定するのに適切な重み付けを求めるために使用される。この分析の結果は、特別の位置にある任意の移動体端末からの信号を優先的に選択するために使用され、更に、移動体端末にダウンリンク（下り回線）を向けるために、利用者のビーム形成重み付けベクトル（ｕｓｅｒ’ｓ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｖｅｃｔｏｒ）を発生するのに使用される。
【００５３】
校正信号は、全アンテナ素子から等距離にある仮想的な移動体端末から発していると考えることが出来る（或いは、受信機回路に注入される複数の信号が或る既知量だけ異なれば、他の予め決められた距離に位置する仮想移動体端末から発していると考えることが出来る）。校正信号の見掛け上の発信源である仮想的な移動体端末の見掛け上の位置により、校正誤差の測定がなされる。
【００５４】
受信機側回路用として記憶された訂正ファクタは、校正信号の分析に続いて、等しい位相及び振幅が夫々のダウン・コンバータから得られるまで調整される（例えば、徐々に変化させることによって、或いは新パラメータを直接計算することによって訂正ファクタを調整する）。
【００５５】
アップ・コンバータ１６の校正の場合は、結合器１１２により取出された（サンプルされた）アップ・コンバータ１６の出力は無線周波数であることは明らかである。これらの信号の分析は、原則として、無線周波数で直接遂行されるが、受信機側回路が分析されると同様に、デジタル領域で分析すればより便利である。勿論、このためには、信号をダウン・コンバートする（低周波に変換する）必要があり、この周波数変換は未知のエラーを導入することなく処理されなければならない。本実施の形態では、専用の校正信号ダウン・コンバータ１０１による低周波変換のために、合成器１１１において無線周波数で直接組み合わされ、ダウン・コンバータ１０１は、他のダウン・コンバータから受けた信号に加えて校正信号処理装置１０６に供給される。
【００５６】
送信信号が適切に減衰されて周波数変換されていれば、現存する受信機を利用することが可能であるが、校正専用のダウン・コンバータを使用することが好ましい。
【００５７】
合成器１１１を設けることにより単一の校正用ダウン・コンバータを設けるだけでよくなる。従って、回路部品数を減らすことができ、合成器（combiner）１１１を設けなければ必要とされる個々のダウン・コンバータの校正を行い或いはチェックする必要をなくすることができる。信号を結合する他の利点は、全アップ・コンバータの同時校正が可能となることである。しかしながら、上述の構成に代えて、専用のダウン・コンバータを各アップ・コンバータに設けてもよいし、アップ・コンバータの出力を連続して校正ダウン・コンバータに入力に供給するようにしてもよい。
【００５８】
上述したように、校正信号は相互に直交するので、個々の送信機信号を識別するために、結合した信号をデジタル領域で分析する。次に、個々の信号は、異なった受信機回路からの信号を分析するのと同様に、位相及び振幅の相違を求めるために相関を取られる。
【００５９】
複数の信号を夫々の送信機回路から抽出した後に、送信機側回路用の訂正ファクタを全信号が同位相及び同振幅となるまで調整する（或いは、信号の位相及び振幅が異なれば、注入された信号に対応する位相及び振幅となるまで調整する）。
【００６０】
上述した構成では、校正は透過性（トランスペアレント）であり、校正による通信トラフィックへの影響を最小にすることができる（夫々の校正信号を供給するのに関連したオーバヘッドのみが存在し、このオーバヘッドは全体のトラフィックと比較して通常僅かである）。したがって、定期的に校正を行うことが可能であり、例えばアナログ回路中の局部発振器でのドリフトに基づく小さなドリフトを正確に追跡或いは探知することができる。更に、校正信号を有するフレームを連続的に送信することによって、連続的な校正を効果的に遂行することも可能である。しかしながら、エラー訂正回路の調整は通常効果を奏するまでに時間がかかるので（エラー訂正をデジタルで行う場合には実質上エラー訂正は瞬時に行われるが）、１つ置きのフレーム毎にのみ校正を行うか、或いは、フレームの一部の期間中にのみ校正信号を送信してフレーム中の残りの部分で校正の調整を行うのが一般には望ましい。
【００６１】
本願発明は、校正信号を符号化するスクランブル符号の使用により効果的な校正が可能であるＣＤＭＡシステムに応用して最適であるが、ＦＤＭ（周波数分割多元方式）或いはＴＤＭ（時間分割多元方式）システムにも応用可能である。



【００６２】
【発明の効果】
上述したように、特にＣＤＭＡシステム、及び、このシステムで使用されるよりも高い高周波数に関し、実際の送受信に使用する送信機及び／或いは受信機の“交信中（稼働中）”の校正を行う手段が実現でき、より頻繁に且つ信頼できる校正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を応用することにより変更した図１の部分を示す図。
【図２】本発明が応用される移動体通信の従来の基地局を簡略化して示した図。
【符号の説明】
１２：ベースバンド・デジタル信号処理装置
１４：デジタル・アナログ変換器
１６：アップ・コンバータ
１８：ダウン・コンバータ
２０：送信用のアレイアンテナ
２２：受信用のアレイアンテナ
３０ａ、３０ｂ：移動体端末
１００、１１２：結合器（カプラー）
１０１：校正用ダウン・コンバータ
１０５：校正制御器
１０６：校正信号処理器
１０７：校正信号発生器
１１０：分割器
１１１：合成器

Claims (19)

1. アンテナアレイの素子に接続し、該アンテナアレイ素子に複数の通信トラフィック信号を送出する複数の送信機の回路の少なくとも一部を校正する方法であって、上記複数の通信トラフィック信号は実質上相互に直交するように符号化手順により符号化され、上記符号化手順により上記通信トラフィック信号と実質上直交するように符号化され且つ個々に識別可能の複数の校正信号を複数の送信回路に注入し、注入された校正信号を抽出し、抽出された校正信号に基づいて上記回路の一部を校正するアンテナ・アレイの校正方法。
2. 上記方法は、ＣＤＭＡ通信システムの回路を校正するものであり、上記校正信号は通信トラフィック信号に割り当てられた符号と異なる１又は２以上の拡散符号と共に送信される請求項１記載のアンテナ・アレイの校正方法。
3. 上記校正信号は、単一の直交可変拡散ファクタ（ＯＶＳＦ）のショート・コードを使用して注入される請求項２記載のアンテナ・アレイの校正方法。
4. 上記単一のショート・コードは、アンテナ・アレイの素子間で異なるデータ系列で更に変調され、したがって夫々の送信機回路に供給されるショート・コードとデータ系列の組み合わせは相互に直交する請求項３記載のアンテナ・アレイの校正方法。
5. 複数の送信機回路の出力は無線周波数領域で組み合わされ、複数の校正信号は、この組み合わされた出力から、単一の受信機により取出される請求項４記載のアンテナ・アレイの校正方法。
6. 上記校正信号は、デジタル領域で注入される請求項１乃至５の何れかに記載のアンテナ・アレイの校正方法。
7. 上記回路の出力は、伝送ラインを介してアンテナ素子に結合し、夫々の送信機の出力は上記伝送ラインに接続した結合器によりサンプリングされる請求項１乃至６の何れかに記載のアンテナ・アレイの校正方法。
8. 上記校正信号は、遠隔地にある装置に割り当てられたスクランブル符号で実質上直交するスクランブル符号により符号化される請求項１乃至３の何れかに記載のアンテナ・アレイの校正方法。
9. 移動体通信の基地局を校正する請求項１乃至８の何れかに記載のアンテナ・アレイの校正方法。
10. 上記校正信号は、局所的に注入及び抽出される請求項１乃至９の何れかに記載のアンテナ・アレイの校正方法。
11. 上記校正信号を注入し、校正値を定期的に或いは実質上連続的に得る請求項１乃至１０の何れかに記載のアンテナ・アレイの校正方法。
12. 上記通信トラフィック信号は１秒以下のフレーム単位で送信され、上記校正信号は所定のフレーム数毎に或いは各フレーム毎に注入される請求項１１に記載のアンテナ・アレイの校正方法。
13. アンテナアレイの素子に接続し、該アンテナアレイ素子に複数の通信トラフィック信号を送出する通信装置の送信機の回路の少なくとも一部を校正する装置であって、上記複数の通信トラフィック信号は実質上相互に直交するように符号化手順により符号化され、上記校正装置は、上記回路に複数の校正信号を注入する手段を有し、該複数の校正信号は上記符号化手順により符号化されて上記通信トラフィック信号と実質上直交し且つ個々に識別可能であり、上記校正装置は更に、上記注入された校正信号を抽出する手段と、抽出された校正信号に基づいて上記回路の一部を校正する少なくとも１つの校正パラメータを決定する手段とを備えた校正装置。
14. 複数の素子を有するアンテナ・アレイに接続した通信装置であって、該通信装置は、複数の送信機回路及び複数の受信機回路を有し、夫々の回路は上記アンテナ・アレイに対応する素子に接続して該アンテナ・アレイ素子と通信トラフィック信号を遣り取りし、該通信トラフィック信号は実質上相互に直交するように符号化手順により符号化されており、上記通信装置は更に、上記複数の送信機回路に複数の校正信号を注入する手段を有し、該複数の校正信号は上記符号化手順にしたがって上記通信トラフィック信号と実質上直交するように符号化され且つ個々に識別可能であり、上記通信装置は更に、注入された校正信号を抽出する手段と、抽出された校正信号に基づいて上記回路の一部を校正する少なくとも１つの校正パラメータを決定する手段とを備えた校正装置。
15. 上記校正信号は、ＯＶＳＦショート・コードで符号化され、上記校正信号は、送信機回路間で異なるデータ系列を有し、従って、該データ系列は、上記ショート・コード及び送信機回路の夫々に供給されるデータ系列の組み合わせが相互に直交する請求項１４記載の装置。
16. 複数の送信機回路の出力を無線周波数領域で結合する手段と、該結合した出力から校正信号を抽出する１つの受信機とを有する請求項１３乃至１５の何れかに記載の装置。
17. 受信或いは送信すべきベースバンドのデジタル通信トラフィック信号を処理するデジタル信号処理手段を有し、該デジタル信号処理手段は送信すべき信号に上記校正信号を注入する請求項１３乃至１６の何れかに記載の装置。
18. 送信機回路をアンテナ・アレイ素子に接続する伝送線を有し、該伝送緯線には上記校正信号を含む信号を無線周波数領域で取出す結合器を設けた請求項１３乃至１７の何れかに記載の装置。
19. 上記校正信号を間隔を置いて或いは実質上連続的に注入する請求項１３乃至１８の何れかに記載の装置。

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